首页 »
行业资讯 »
推荐阅读 »
福州大学/南方科技大学,AFM: Ru基催化剂负载碳团簇,加速N2催化转化为NH3
温和条件下催化N2转化为NH3合成的主要障碍在于活化稳定的N≡N键和随后从催化剂表面去除NH3产物。N2的活化和随后氢化形成NH3通常发生在相同的过渡金属(TM)位点,传统的电子促进剂增强N2活化,同时在催化剂表面形成强烈的NH3结合。典型的分子启动子,如C60和C70碳簇,可以克服传统元素促进剂的限制。
例如,C60具有独特的电子缓冲特性:最高占据分子轨道(HOMO)拥有松散结合的电子(供体特性),而最低占据分子轨道(LUMO)表现出强电子亲合能(受体特性)。因此,C60可以起到电子缓冲的作用,以可逆的方式储存和释放电子,在TM位点达到平衡的电子密度。
因此,通过将碳团簇锚定在TM上形成TM-碳团簇共催化剂可以促进从TM上的电子回收,使得TM d轨道与N2 π*轨道相容,促进N≡N键解离;其次,碳团簇还可以接受来自TM的电子,削弱TM-NxHy的强度,从而加速*NxHy的解吸。
近日,福州大学王秀云和南方科技大学许聪俏等首次将C60和C70碳团簇锚定在稀土氧化物负载的Ru上,制备出一类具有强电子金属-碳簇相互作用(EMCI)的Ru-碳团簇共催化剂。
一系列系统的实验表征和理论计算表明,碳团簇起到电子缓冲的作用,吸收金属Ru中心的电子,并同时以可逆的方式向Ruδ+提供电子,在Ru活性中心实现灵活的电子密度平衡。
同时,H亲和的碳团簇作为氢的吸附、活化和迁移的场所,这有助于N≡N键的活化和形成的NH3从催化剂表面脱离。更重要的是,研究人员还揭示了*NH2加氢生成*NH3为速率控制步骤,解决了NH3合成中长期存在的争议。
通过H溢出桥联Ru和碳团簇,Ru-C60和Ru-C70共催化剂具有极高的NH3合成性能。在400 °C和1 MPa的条件下,Ru-C60和Ru-C70的TOF值分别为0.172和0.145 s-1,Ea值分别为59±2和64±1 kJ mol-1。
此外,还测试了Ru-C60共催化剂的耐久性。结果表明,即使在连续运行超过800小时(约33天)过程中,Ru-C60也没有发生明显的失活。并且,稳定性测试后C60仍稳定存在于催化剂表面,进一步证实整个反应过程中碳簇的稳定性。
总的来说,该项工作不仅为深入了解NH3合成反应机理提供了依据,而且为利用碳簇催化设计先进材料开辟了新的领域。
Contribution of carbon clusters to ammonia synthesis over Ru-based catalysts. Advanced Functional Materials, 2024. DOI: 10.1002/adfm.202415651
-
1-乙酰基-9H-吡啶并[3,4-B]吲哚-3-羧酸_1-Acetyl-9H-pyrido[3,4-b]indole-3-carboxylic acid_CAS:73818-29-8
2026-08-07
-
(E)-1-甲基-4-(苯基重氮基)-1H-吡唑_(E)-1-methyl-4-(phenyldiazenyl)-1H-pyrazole_CAS:1621915-52-3
2026-08-07
-
1-{3-[(3,5-二甲基吡唑-1-基)甲基]-4-甲氧基苯基}-2,3,4,9-四氢-1H-吡啶并[3,4-b]吲哚_1-{3-[(3,5-dimethylpyrazol-1-yl)methyl]-4-methoxyphenyl}-2,3,4,9-tetrahydro-1H-pyrido[3,4-b]indole_CAS:1594931-46-0
2026-08-07
-
羟基酪氨酸油酸酯_hydroxytyrosyl oleate_CAS:611237-25-3
2026-08-07
-
(R)-N-(2,3-环氧丙基)吲哚_(R) N – (2,3-epoxypropyl) indolee_CAS:1919872-97-1
2026-08-07
-
[氯化铂(2,6-双(2-吡啶基)-4[1H]-吡啶酮)氯化物]_[Pt(2,6-bis(2-pyridyl)-4[1H]-pyridone)Cl]Cl_CAS:3036295-88-9
2026-08-07
-
(1′,3′,3′-三甲基螺[苯并[f][1,4]苯并噁嗪-3,2′-吲哚]-9-基) 4-丁氧基苯甲酸酯_(1′,3′,3′-trimethylspiro[benzo[f][1,4]benzoxazine-3,2′-indole]-9-yl) 4-butoxybenzoate_CAS:400020-54-4
2026-08-07
-
(3S)-2,2′-双(2,2′-联噻吩-5-基)-3,3′-联环烷_(3S)-2,2′-bis(2,2′-bithiophene-5-yl)-3,3′-bithianaphthene_CAS:1594931-46-0
2026-02-26
-
(3R)-2,2′-双(2,2′-联噻吩-5-基)-3,3′-联环烷_(3R)-2,2′-bis(2,2′-bithiophene-5-yl)-3,3′-bithianaphthene_CAS:1594931-42-6
2026-02-26
-
荜茇酰胺CAS: 20069-09-4
2026-01-29
-
Anzurogenin D CAS: 56816-69-4
2026-01-29
-
葫芦巴碱盐酸盐 CAS No.:6138-41-6
2026-01-29
-
精胺二水合物CAS: 403982-64-9
2026-01-29